浅谈中央空调自动控制的发展

刘辉

摘 要：随着近几年我国经济飞速蓬勃的发展，能源问题成为了当今最受瞩目的问题。考虑到城市中央空调的使用很容易导致能源浪费的问题，所以在中央空调的自动控制上更加要开发出新的技术，文章就中央空调自动控制的应用背景、发展现状、中央空调自动控制系统的内容等几个方面论述了中央空调自动控制的发展过程。

关键词：中央空调；自动控制；发展现状

1 中央空调自动控制系统的应用背景

“十二五”期间已经将节能减排作为非常重要的一环。现如今，空调系统在我们现代建筑中得到广泛的应用。据调查发现，一年中的大部分时间空调都不是在满负荷工作状态下运行的，这样必然会导致大量的能源浪费。一般情况下，一栋大楼50%-60%的能量消耗都是来自中央空调的使用。因此，如果能够足够重视中央空调系统的选择，并且增加节能的措施，一定能够取得显著的节能成效。一般从下面两个方面来加强节能的效果：第一，改善中央空调的自动化控制发面；第二，改善中央空调的设备方面。现在一般采用与电气自动化结合的技术发展中央空调的自动化控制。

2 中央空调自动控制系统的组成部分

2.1 空气状态参数的检测

传感器、变送器和显示器这三个部分组成了检测系统。其中，检测空气状态参数的主要环节是传感器。常用的传感器有湿度传感器、温度传感器和压力传感器。对于空调控制系统精度影响最大的是传感器的精度和惯性。在中央空调自动控制系统中，只有传感器所处的地方的空气参数能够得到较好的控制，要想使整个空调区内的空调效果得到良好的控制，就必须综合考虑传感器的位置设置，使其达到最佳效果。

2.2 空气状态参数的自动调节

中央空调自动控制系统的核心部分是自动调节。一般情况下将湿度和温度作为被调参数。调节器一般采用PID调节器或者位式调节器，有些特殊情况，也会采用分程、串接和反馈加前反馈等调节方式。在这些常规调节系统中，是通过分别控制两个被调参数来实现的，设计中有时候要考虑到干扰，即它们之间的耦合关系。一般通过加热器、冷却器还有加湿器等设备来实现对被调参数的自动调节。其中可以采用模拟量或者数字式仪表作为调节装置。

2.3 空调工况的判断及自动切换空调最优工况

一般情况下首先要先绘制出建筑物中央空调的全年工况分区图，这个可以需要依据季节负荷。但是由于测量精度的影响，工况分区时常会出现边界重叠现象。为了保证系统的稳定，使边界重叠现象不出现，必须将工况转换时间间隔控制在小于制冷机等设备允许的最短开、停时间内。

2.4 建筑物和设备的安全保护

必須将所有设备都设置安全保护控制线路才能够保证空调系统的安全运行。例如，接通加热器必须在有风的时候。当建筑物发生火灾的时候，防护装置则会起到自动调节保护的作用。

3 中央空调自动控制系统的发展现状

基于控制理论的发展，中央空调控制系统也得到了较好的发展。控制技术理论的发展可追溯到20世纪30年代，一般将其发展分为三个阶段：第一，经典控制理论阶段。第二，现代控制理论阶段。第三，大系统理论阶段和智能控制理论阶段。控制技术理论的发展历程由初级到高级，由简单到复杂。

20世纪50年代，由于计算机控制技术的迅速发展，导致了空调系统的控制应运而生，通过使用气动仪表来控制系统化。

60年代，通过改进，将使用气动仪表改为使用电动单元组合仪表来控制空调系统。

70年代，控制中央空调系统开始采用微型计算机进行控制，控制系统开始采用PID调节控制，以此来提高空调的调节品质。由于PID控制具有稳定性高、可靠性高、简单易于实现等优点，所以被广泛应用于中央控制系统的调节中。

80年代以前，控制系统的作用主要是控制中央空调的开始和停止，因为没有温度的控制，所以实际运行中由于负荷变化剧烈，导致房间温度也是忽高忽低的，不易稳定，造成了很大的能源浪费。80年代初期，美国建设了第一栋利用集散式控制系统的大楼，这就标志了智能建筑的开始。

90年代，基于信息通讯技术、图形显示技术等的发展，开始采用温度控制器对房间温度进行控制，达到了舒适、高效、节能的效果。

现如今，随着智能建筑的迅猛发展，中国的楼宇中央空调自动化控制技术也得到了非常迅速的发展。中央空调系统自动控制最最重要的任务就是满足节能和安全生产的要求下，自动控制调节中央空调设备的实际输出量，使其适应实际负荷，满足人们在生活和工作中对各空气参数的要求。下面就基于PLC控制系统的中央空调做一个简单的介绍。

如今，中央空调多采用PLC自动控制系统化去取代比较传统的电气电路控制系统。首先我们了解下智能化交流变频中央空调系统化的基本构成，它是由制冷系统、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、供风系统这几部分组成。基于PLC自动控制系统的中央空调的核心就是PLC控制。当PLC自动控制系统输出制冷参数制冷指令的时候就能够控制冷却水泵，并且调节冷却水泵和冷却塔的阀门调节，控制其启停。当PLC自动控制系统发出联频信号的时候，就能够监督并控制中央空调系统的开启和关闭。

基于PLC自动控制系统的中央空调是如何控制室内的温度在合适范围内呢？当室内温度越高时，那么室内外温差就会越大，那么温差就会通过传感器转化为数字信号与PLC设定的额定参数比较得出的差值也会越大，因此PLC控制调节变频器的速率就会越快，系统的工作负荷就会越大，冷却水泵的循环水流速和流量都会相应增大，这样就导致热交换的速度增快，也就使得室内温度相应降低到合适范围内。反之，当室内温度越低时，反馈的温差就越小，那么与PLC设定的额定值的差值也越小，PLC控制就会调节变频器的速率变小，系统的工作负荷就会变小，冷却水的循环流速和流量就会减小，那么就会减慢热交换的速率，那么室内的温度就会升高到合适范围内。以上就是PLC自动控制系统的简单工作原理。

PLC控制系统的主要优点是，它编程比较简单，并且指令多样化、功能性强，具有较高的性价比。除此之外，PLC控制系统的硬件配套实施也比较齐全，安装使用起来都比较方便，并且出现故障时，调试维护也比较简单。最重要的是，它的体积较小，能耗很低。所以PLC自动控制系统在中央空调领域得到广泛的应用。

4 结束语

综上所述，中央空调自动控制系统通过不断的发展，已经越来越完善。并且根据当今对节能减排的要求，中央空调自动调节系统设计时已经将节能作为一项主要的指标。随着人们对于空气质量的要求和节能的重视程度越来越高，一项专门研究中央空调自动控制系统的技术将会迅速发展，造福人类。

参考文献

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